变压器、断路器等电力设备需定期开展介质损耗、绝缘电阻、直流电阻等试验工作，在试验中各种引线的夹持需人工进行，劳动强度大、工作风险高，因攀爬设备引起的各类生产安全事故时有发生。针对电力试验、检修工作专门研制多功能遥控机械手，实现地面遥控高空接线，解决试验接线难、接线累的问题，可以让工作更安全、更轻松。

1 存在问题分析

用于高压试验的高空试验夹具采用特殊的工作杆，将连接夹的上夹子悬挂在需要接线的位置，并通过推拉专用操作杆自由地打开和关闭夹子，完成接线工作。然而，在实际应用中，受天气、高度和夹持角度的影响，这种手的推拉操作不方便。此外，如果夹紧在螺杆上，夹紧力小或连接线接触不好，则会影响试验结果，增加工作量。

2 解决方案

在电力设备的试验工作中，需要使用接合钳的情况很多。针对传统配线钳的缺点，研制了一种多功能遥控机械手。
机械手的主要部分由无线遥控控制，无线遥控的距离应能满足试验项目的需要，无线遥控器的按钮应能控制机械手的顺时针(逆时针)旋转和夹具头的夹紧(松动)。该机械手具有开关控制装置、内置电机和传动机构及控制电路、显示剩余电量的电显示屏和手动解锁夹具头的紧急解锁装置。

3 技术原理及实施

研制一种可以自由摆动、上有钳头的机械手臂，可不受客观环境的影响，满足多个角度高难度接线的情况。如图1所示，其结构如下。

图1 钳头结构

1—连接抱箍 2—绝缘杆 3—紧急解锁 4—旋转摆动轴5—电量显示屏 6—摆动手臂 7—夹持机构 8—开关

（1）连接抱箍：连接绝缘杆，可以与多种型号绝缘杆相连接。

（2）绝缘杆：自带连接器，可与配套绝缘杆连接，而且可同其他厂家高空接线钳绝缘杆保持通用。

（3）紧急解锁装置：当电池耗尽时，用于解锁钳口，以便钳口从接线位置取下。

（4）旋转摆动轴：通过遥控可以控制钳头左右摆动，以适用于各种角度的夹持。

（5）电量显示屏：显示剩余电量情况。

（6）摆动手臂：内置电机与传动机构和控制电路。

（7）夹持机构：夹持导线或者接线掌。

（8）开关：控制设备通电与断电。

（9）无线遥控器：控制机械手顺时针（逆时针）旋转，控制夹紧（松开）钳头。

目前，大多数的电气接头都是由一台电机驱动，通过各种减速器来降低电机的转速，增加转矩，从而达到较高的输出转矩和机械刚度。然而，在实现大扭矩输出时，必须采用大直径电机和大模数齿轮，这就增加了设备的体积和重量，难以提高电气接头的扭矩/重量比。

为解决上述问题，本文采用了多个电机并联驱动结构的电动关节，如图3所示。其原理如下：将多个体积小且重量轻的减速电机并联固定在电机固定板上，通过轴承连接孔、连接螺栓、驱动齿轮配合带动输出，这样就增加了驱动齿轮数，同时通过合理设计使其均匀受力，达到共同出力的目的，以获得较高的扭矩重量比。而电机控制器在机械手不同转动位置命令下，选择不同的电机协同工作，实现灵活运作。

多功能遥控机械手有以下特点：

（1）无线遥控摆动、夹持，方便各种高难度接线。

（2）特殊设计的高导电钳口，可夹持直径15～110 mm的导线、厚度2～110 mm的接线掌，可直接夹持500 kV主变接线掌；钳口微锯齿设计，破除金属表面氧化层，接触更可靠。

图3 多电机并联驱动原理图

（3）外壳全屏蔽等电位，内置电源，无外露引线，无线遥控距离20 m，可用于介质损耗、绝缘电阻、直流电阻等高压试验作业。

（4）可兼容各种规格的绝缘杆，操作简单，两自由度独立控制，一键开机，单人操作。

（5）全电驱动，航空铝材CNC切削成型，结构坚固，耐腐蚀。

（6）功能多样，除接线外，还可完成工具传递、异物去除等作业；可选配高清摄像头、局放传感器、钳形电流表等附件。

（7）坚固轻巧，采用低惯量直流伺服电机，关节扭矩20 N·m，夹钳压紧力100 N，力量达到人手腕关节水平；全重1 kg，最大负载3 kg。

4 实施效果

多功能遥控机械手主要达到以下效果：
(1) 该装置可用于各种高压试验；
(2) 操作简单、方便，接线效果好，相关高压试验可顺利进行；
(3) 在高压试验中的应用有利于减少重复试验的工作量；
(4) 在高空作业中，操作人员不再受有限的角度、高度和天气的影响，从而保证了人身安全，该装置可扩展到变电站的各种空中作业。

5 结语

本文介绍的多功能遥控机械手具有操作简单、方便、操作方便等优点，接线效果良好，相关的高压试验可以顺利进行，有利于减轻重复试验的工作量。多功能遥控机械手适用于预防性试验，可推广到各级供电企业。